JP5602519B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、外気温度センサにより、機器の制御を行う冷凍装置であって、特に当該外気温度センサの異常時における制御に関するものである。

従来よりこの種冷凍装置は、圧縮手段、凝縮器（ガスクーラ）、絞り手段、蒸発器等から冷凍サイクルが構成され、圧縮手段で圧縮された冷媒が凝縮器（ガスクーラ）にて放熱し、絞り手段にて減圧された後、蒸発器にて冷媒を蒸発させて、このときの冷媒の蒸発により周囲の空気を冷却するものとされていた。

この際、当該外気温度センサは、当該冷凍装置が採用される冷却貯蔵庫の開口縁などに設けられる結露防止用フレームヒータの通電制御やガスクーラ用送風機の運転制御などに用いられている。

具体的には、フレームヒータの通電制御は、庫内温度センサにより検出された庫内温度と、外気温度センサにより検出された外気温度との温度差が大きい程、通電率を大きくする結露防止制御を行う。また、ガスクーラ用送風機の運転制御は、外気温度センサにより検出された外気温度が高い程、送風機の回転数を上げる送風機運転制御を行う。

そして、この外気温度センサが故障した場合には、制御手段は、センサ故障時のバックアップ運転として、何れの場合も、外気温度を所定温度、例えば３５℃であるものと判断し、フレームヒータを通電及び送風機を連続運転としていた。

一方、近年、この種冷凍装置では、自然環境問題などからフロン系冷媒が使用できなくなってきている。このため、フロン冷媒の代替品として自然冷媒である二酸化炭素を使用するものが開発されている。当該二酸化炭素冷媒は、高低圧差の激しい冷媒で、臨界圧力が低く、圧縮により冷媒サイクルの高圧側が超臨界状態となることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

係る超臨界冷媒サイクルでは、ガスクーラ側の熱源温度（例えば、ガスクーラと熱交換する熱媒体である外気温度）が高い等の原因により、ガスクーラ出口の冷媒温度が高くなる条件下においては、蒸発器入口の比エンタルピが大きくなるため、冷凍効果が著しく低下する問題が生じていた。この場合、冷凍能力を確保するには、高圧圧力を上昇させる必要があるため、圧縮動力が増大して、成績係数も低下するという不都合が生じる。

このため、ガスクーラで冷却された冷媒を２つの冷媒流に分流し、分流された一方の冷媒流（第１の冷媒流）を補助絞り手段で絞った後に中間熱交換器の一方の通路（第１の流路）に流し、もう一方の冷媒流（第２の冷媒流）を中間熱交換器の前記第１の流路と交熱的に設けられた他方の流路（第２の流路）に流した後、主絞り手段を介して蒸発器にて蒸発させる所謂スプリットサイクル（二段圧縮一段膨張中間冷凍サイクル）の冷凍装置が提案されている。

上述のスプリットサイクル装置では、ガスクーラで放熱した後の冷媒を分流し、減圧膨張された第１の冷媒流により、第２の冷媒流を冷却することができるようになり、蒸発器入口の比エンタルピを小さくすることができるようになる。これにより、冷凍効果を大きくすることが可能となり、従来の装置に比べて効果的に性能を向上させることができるようになる。

しかし、第２の冷媒流を減圧する前に冷却するための第１の冷媒流による冷却効果は、中間熱交換器を流れる第１の冷媒流と第２の冷媒流の量に依存する。即ち、第１の冷媒流の量が多すぎれば蒸発器において最終的に蒸発する第２の冷媒流の量が不足することになり、逆に第１の冷媒流の量が少なすぎれば、第１の冷媒流による冷却効果（即ち、スプリットサイクルの効果）が薄れてくる。

そのため、補助絞り手段の開度制御は、中間熱交換器内に流入する第１の冷媒流の入口側温度が所定の目標値となるように制御する。この際、入口側温度は二段圧縮の中間圧力と相関し、各外気温度毎に変化する高圧圧力によって、最適な中間圧力が異なるため、当該状態変化に対応した目標値を用いる必要がある。

そこで、当該外気温度を検出する外気温度センサが用いられているが、当該外気温度センサが故障した場合、制御手段は、外気温度を検出することができなくなるため、暫定的に、センサの故障時のバックアップ運転として、外気温度を所定温度、例えば２０℃であるものと判断し、上述したような補助絞り手段の開度制御を行っていた。

特公平７−１８６０２号公報

しかしながら、上記の場合において、外気温度センサが故障した場合、実際には低外気温の場合であっても、フレームヒータの高めの通電率制御及び送風機の高回転数制御が行われることとなるため、省エネの観点から問題があり、適切な制御を行うことができなかった。

また、上記補助絞り手段の開度制御の場合では、外気温度センサが故障した場合、外気温度を所定温度、例えば２０℃であるものと判断し、上述したような補助絞り手段の開度制御するため、実際の外気温度に対応した適切な中間熱交換器の入口側温度の目標値を設定することができなくなる。これにより、第１の冷媒流の量の適正化を図ることができなくなり、効率的な冷却制御を実現することができなくなる問題がある。

本発明は、従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、外気温度センサの故障時であっても、バックアップ運転としてより適切なフレームヒータ制御やガスクーラ用送風機制御、補助絞り手段の開度制御を実現することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の冷凍装置は、圧縮手段と、ガスクーラと、絞り手段と、蒸発器とから冷媒回路が構成されたものであって、ガスクーラを冷却する送風手段と、蒸発器による冷却で結露が発生する箇所を加熱するための結露防止用加熱手段と、圧縮手段、絞り手段、送風手段及び結露防止用加熱手段を制御する制御手段と、外気温度ＡＴを検出するための外気温度検出手段と、ガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴを検出するためのガスクーラ出口側温度検出手段と、蒸発器により冷却される被冷却空間の温度ＰＴを検出する被冷却空間温度検出手段とを備え、制御手段は、ガスクーラ出口側温度検出手段が検出するガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１と外気温度検出手段が検出する外気温度ＡＴとの差ｅを、ガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１の温度帯毎に記憶することにより構築されたデータベースを有し、被冷却空間温度検出手段が検出する被冷却空間の温度ＰＴに基づき、当該被冷却空間の所定の上限温度ＨＳＴにて圧縮手段を起動し、下限温度ＬＳＴにて停止するサーモサイクルを実行し、外気温度検出手段が検出する外気温度ＡＴに基づいて送風手段及び／又は結露防止用加熱手段を制御すると共に、外気温度検出手段の異常時には、ガスクーラ出口側温度検出手段が検出するガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１が属する温度帯に対応する差ｅをデータベースから読み出し、冷媒出口側温度ＧＴ１と当該差ｅを有する温度を外気温度ＡＴとして代用することを特徴とする。

請求項２の発明の冷凍装置は、圧縮手段と、ガスクーラと、補助絞り手段と、中間熱交換器と、主絞り手段と、蒸発器とから冷媒回路を構成し、ガスクーラから出た冷媒を二つの流れに分流して、第１の冷媒流を補助絞り手段を経て中間熱交換器の第１の流路に流し、第２の冷媒流を中間熱交換器の第２の流路に流した後、主絞り手段を経て蒸発器に流すことにより、中間熱交換器にて第１の冷媒流と第２の冷媒流とを熱交換させ、蒸発器から出た冷媒を圧縮手段の低圧部に吸い込ませ、中間熱交換器から出た第１の冷媒流を圧縮手段の中間圧部に吸い込ませるものであって、圧縮手段、補助絞り手段及び主絞り手段を制御する制御手段と、外気温度ＡＴを検出するための外気温度検出手段と、ガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴを検出するためのガスクーラ出口側温度検出手段と、蒸発器により冷却される被冷却空間の温度ＰＴを検出する被冷却空間温度検出手段とを備え、制御手段は、ガスクーラ出口側温度検出手段が検出するガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１と外気温度検出手段が検出する外気温度ＡＴとの差ｅを、ガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１の温度帯毎に記憶することにより構築されたデータベースを有し、被冷却空間温度検出手段が検出する被冷却空間の温度ＰＴに基づき、当該被冷却空間の所定の上限温度ＨＳＴにて前記圧縮手段を起動し、下限温度ＬＳＴにて停止するサーモサイクルを実行し、外気温度検出手段が検出する外気温度ＡＴに基づいて補助絞り手段を制御すると共に、外気温度検出手段の異常時には、ガスクーラ出口側温度検出手段が検出するガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１が属する温度帯に対応する差ｅをデータベースから読み出し、冷媒出口側温度ＧＴ１と当該差ｅを有する温度を外気温度ＡＴとして代用することを特徴とする。

請求項３の発明は、上記各発明において、データベースに記憶される差ｅは、圧縮手段を起動する直前のタイミング毎に得られる値の平均値、若しくは、直近の値に重みが置かれた平均値であることを特徴とする。

請求項４の発明は、上記各発明において、制御手段は、外気温度検出手段及びガスクーラ出口側温度検出手段の双方が異常である場合、所定の冷媒流量が確保される値に絞り手段、又は、主絞り手段及び補助絞り手段の開度を維持することを特徴とする。

請求項５の発明は、上記各発明において、制御手段は、温度検出手段の異常を報知する警報手段を備えることを特徴とする。

請求項６の発明は、上記各発明において、冷媒として二酸化炭素を使用したことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、制御手段は、ガスクーラ出口側温度検出手段が検出するガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１と外気温度検出手段が検出する外気温度ＡＴとの差ｅを、ガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１の温度帯毎に記憶することにより構築されたデータベースを有し、被冷却空間の温度ＰＴに基づき、当該被冷却空間の所定の上限温度ＨＳＴにて圧縮手段を起動し、下限温度ＬＳＴにて停止するサーモサイクルを実行し、外気温度検出手段が検出する外気温度ＡＴに基づいて送風手段及び／又は結露防止用加熱手段を制御すると共に、外気温度検出手段の異常時には、ガスクーラ出口側温度検出手段が検出するガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１が属する温度帯に対応する差ｅをデータベースから読み出し、冷媒出口側温度ＧＴ１と当該差ｅを有する温度を外気温度ＡＴとして代用するので、ガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１の温度帯毎の外気温度ＡＴとの差ｅをデータベースから読み出して外気温度ＡＴとし、送風手段及び／又は結露防止用加熱手段の制御を実行することが可能となる。

そのため、従来の如く、外気温度検出手段の異常時に、送風手段及び／又は結露防止用加熱手段の制御を、予め設定された所定の外気温度として行う場合と比べて、より精度の高い制御を実現することが可能となる。従って、当該外気温度検出手段の修理・交換作業までの間、ガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１に基づく適切なバックアップ制御を容易に実現することが可能となる。

請求項２の発明によれば、所謂二段圧縮一段膨張中間冷却サイクルを採用した冷凍装置において、圧縮手段、補助絞り手段及び主絞り手段を制御する制御手段と、外気温度ＡＴを検出するための外気温度検出手段と、ガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴを検出するためのガスクーラ出口側温度検出手段と、蒸発器により冷却される被冷却空間の温度ＰＴを検出する被冷却空間温度検出手段とを備え、制御手段は、ガスクーラ出口側温度検出手段が検出するガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１と外気温度検出手段が検出する外気温度ＡＴとの差ｅを、ガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１の温度帯毎に記憶することにより構築されたデータベースを有し、被冷却空間の温度ＰＴに基づき、当該被冷却空間の所定の上限温度ＨＳＴにて圧縮手段を起動し、下限温度ＬＳＴにて停止するサーモサイクルを実行し、外気温度検出手段が検出する外気温度ＡＴに基づいて補助絞り手段を制御すると共に、外気温度検出手段の異常時には、ガスクーラ出口側温度検出手段が検出するガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１が属する温度帯に対応する差ｅをデータベースから読み出し、冷媒出口側温度ＧＴ１と当該差ｅを有する温度を外気温度ＡＴとして代用するので、ガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１の温度帯毎の外気温度ＡＴとの差ｅをデータベースから読み出して外気温度ＡＴとし、補助絞り手段の制御を実行することが可能となる。

そのため、従来の如く、外気温度検出手段の異常時に、補助絞り手段の制御を、予め設定された所定の外気温度として行う場合と比べて、より精度の高い制御を実現することが可能となる。従って、当該外気温度検出手段の修理・交換作業までの間、ガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１に基づく適切なバックアップ制御を容易に実現することができる。

請求項３の発明によれば、上記各発明において、データベースに記憶される差ｅは、圧縮手段を起動する直前のタイミング毎に得られる値の平均値、若しくは、直近の値に重みが置かれた平均値であることにより、より精度の高いバックアップ制御を実現することが可能となる。

請求項４の発明によれば、上記各発明において、制御手段は、外気温度検出手段及びガスクーラ出口側温度検出手段の双方が異常である場合、所定の冷媒流量が確保される値に絞り手段、又は、主絞り手段及び補助絞り手段の開度を維持することにより、オイル戻しの確保や、過負荷運転の回避、及び、蒸発器による冷却を確保することが可能となる。

請求項５の発明によれば、上記各発明において、制御手段は、温度検出手段の異常を報知する警報手段を備えることにより、使用者に外気温度検出手段やガスクーラ出口側温度検出手段に異常があったことを報知して、修理・交換等のメンテナンス作業を早期に促すことが可能となる。

特に、請求項６の発明の如く冷媒として二酸化炭素を使用した場合には、上記各発明において、冷媒回路が複雑化し、制御に用いる検出手段の数が増え、センサの異常発生率が高くなるが、上記発明の如く検出手段の異常に対して効果的なバックアップ制御を実現でき、安全且つ、被冷却空間への冷却不良を最小限とすることができる。

本発明を適用する実施例としての冷凍庫の縦断側面図である。 本発明の冷凍装置の概略斜視図である。 本発明の冷凍装置の冷媒回路図である。 制御装置の電気ブロック図である。 外気温度ＡＴに対する目標値ＳＴとの関係を示す図である。 外気温度センサ異常時のフローチャートである。（第１の推定方法） 外気温度センサ異常時のフローチャートである。（第２の推定方法） 図７におけるデータベースを示す図である。 吐出ガス温度センサ異常時のフローチャートである。 中間熱交換器の出口側温度センサ異常時のフローチャートである。（第２の推定方法） 図１０におけるデータベースを示す図である。 中間熱交換器の出口側温度センサ異常時のフローチャートである。（第３の推定方法） 図１２におけるデータベースを示す図である。 中間熱交換器の入口側温度センサ異常時の開度Ｑ１決定方法を示すフローチャートである。 図１４におけるデータベースを示す図である。 中間熱交換器の入口側温度センサ異常時の開度Ｑ１決定方法を示すフローチャートである。 図１６におけるデータベースを示す図である。 中間熱交換器の入口側温度センサ異常時のフローチャートである。

以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明の冷凍装置１０を適用する実施例としての業務用冷凍庫（低温貯蔵庫）Ｒの縦断側面図、図２は冷凍装置１０の冷凍機側ユニットの概略斜視図、図３は冷凍装置１０の冷媒回路図をそれぞれ示している。実施例の冷凍庫Ｒは、例えばホテルやレストランの厨房などに設置されるものであり、前面開口２２が扉６にて開閉自在に閉塞される断熱箱体１により本体が構成されている。

この断熱箱体１は、何れもステンレスなどの鋼板から成る外箱２、及び、この外箱２内に組み込まれた内箱３と、内外両箱２、３間に現場発泡方式にて充填されたポリウレタン断熱材４から構成されている。そして、この断熱箱体１（内箱３）内を貯蔵室（被冷却空間）５としている。尚、この断熱箱体１の前面開口２２縁部周辺には、結露防止用加熱手段としてのフレームヒータ１５が外箱２の断熱材４側の面に当接して配設されている。

また、貯蔵室５内上部には、本願発明にかかる冷凍装置１０の蒸発器１１と冷気循環用送風機１２が取り付けられる冷却室１４が仕切板１３によって区画形成されている。冷気循環用送風機１２より貯蔵室５から冷却室１４に吸い込まれた冷気は、蒸発器１１と熱交換された後、冷却室１４後方の開口から吐出されて、貯蔵室５内は所定の温度に冷却される。

一方、断熱箱体１の天面には前面パネル１６及び両側面及び後面を構成するパネルによって機械室１７が画成されている。断熱箱体１の天面には、開口１Ａが形成されており、当該開口１Ａは、断熱板にて構成されるユニット板２１にて閉塞される。

そして、このユニット板２１の上面には、機械室１７内に位置して蒸発器１１と共に冷凍装置１０の周知の冷凍サイクルを構成する圧縮機１８、ガスクーラ１９と、当該ガスクーラ１９を冷却するガスクーラ用送風機（送風手段）２０、電装箱２５などが設置される。ユニット板２１の下面には、貯蔵室５内上部に位置する冷却室１４内に位置する蒸発器１１が設けられている。

ここで、図２及び図３の冷媒回路図を参照して本実施例における冷凍装置１０の冷媒回路７について説明する。本実施例における冷凍装置１０の冷凍サイクルには、冷媒として二酸化炭素が封入されており、高圧側の冷媒圧力（高圧圧力）がその臨界圧力以上（超臨界）となるスプリットサイクル（二段圧縮一段膨張中間冷却サイクル）を採用する。

本実施例の冷凍装置１０は、圧縮機（圧縮手段）１８を構成する低段側の圧縮要素（低段側圧縮手段）１８Ａと、同じく圧縮手段を構成する高段側の圧縮要素（高段側圧縮手段）１８Ｂと、ガスクーラ１９と、分流器３７と、合流器３８と、補助絞り手段としての補助膨張弁３９と、中間熱交換器４０と、内部熱交換器４１と、主絞り手段としての膨張弁８と、蒸発器１１とから冷媒回路７が構成されている。

上記ガスクーラ１９は高段側の圧縮要素１８Ｂから出た高温高圧の冷媒を放熱させることによって、当該高段側の圧縮要素１８Ｂから出た冷媒を冷却する。分流器３７は、ガスクーラ１９から出た冷媒を第１の冷媒流と第２の冷媒流とに分流し、第１の冷媒流を副回路４２に流し、第２の冷媒流を主回路４３に流す。

第２の冷媒流が流れる主回路４３は、分流器３７にて分流された冷媒が、中間熱交換器４０の内管（第２の流路）４０Ｂ、内部熱交換器４１の内管４１Ｂ、ストレーナ４４、膨張弁８、蒸発器１１、内部熱交換器４１の外管４１Ａ、逆止弁４５が介設された冷媒導入管２３、及びストレーナ４６を順次通り、低段側圧縮手段を構成する圧縮要素１８Ａの吸込側（低圧部）へ供給されるように接続されている。

第１の冷媒流が流れる副回路４２は、分流器３７にて分流された冷媒が、ストレーナ４７、補助膨張弁３９及び中間熱交換器４０の外管（第１の流路）４０Ａを順次通り、高段側圧縮手段を構成する圧縮要素１８Ｂの吸込側（中間圧部）へ供給されるように接続されている。

本実施例における圧縮機１８は、冷媒を低段側圧縮手段としての圧縮要素１８Ａと、高段側圧縮手段としての圧縮要素１８Ｂが単一の密閉容器内に収納される内部中間圧二段圧縮式ロータリ圧縮機を採用している。これら圧縮要素１８Ａ、１８Ｂは、同一の密閉容器内に収納される圧縮機モータ（電動要素。ＤＣモータ）により駆動される。

次に、図４を参照して本実施例における冷凍装置１０の制御装置（制御手段）９について説明する。制御装置９は、汎用のマイクロコンピュータにより構成されており、時限手段としてのタイマ３２、演算処理部３３、記憶手段としてのメモリ３４を内蔵している。

制御装置９には、各種設定スイッチや表示部などを備えたコントロールパネル３５が接続されている。各種設定スイッチには、詳細は後述する如く各設定値を任意に設定可能とするＬＣＤパネル（設定手段）３６も含まれる。

また、当該制御装置９の入力側には、貯蔵室５内（被冷却空間）の現在温度（庫内温度）ＰＴを検出する庫内温度センサ（被冷却空間温度検出手段）３１、蒸発器１１の冷媒入口側温度を検出するための蒸発器入口側温度センサ２９、蒸発器１１の冷媒出口側温度を検出するための蒸発器出口側温度センサ３０、中間熱交換器４０の外管（第１の流路）４０Ａの入口側温度ＩＭＴＩを検出するための入口側温度センサ（入口側温度検出手段）４９、中間熱交換器４０の外管（第１の流路）４０Ａの出口側温度ＩＭＴＯを検出するための出口側温度センサ（出口側温度検出手段）５０、ガスクーラ１９の冷媒出口側温度ＧＴを検出するためのガスクーラ出口側温度センサ（ガスクーラ出口側温度検出手段）５１、高段側の圧縮要素１８Ｂ（圧縮手段）の吐出ガス温度ＤＴを検出する吐出ガス温度センサ（吐出ガス温度検出手段）５２、外気温度ＡＴを検出するための外気温度センサ（外気温度検出手段）４８等が接続されている。本実施例において、外気温度センサ４８は、機械室１７内に配設される電装箱２５の外面などに配設されている。

他方、制御装置９の出力側には、圧縮機１８を駆動させる圧縮機モータ（ＤＣモータ）１８Ｍと、冷気循環用送風機１２を駆動させる送風機モータ１２Ｍ、ガスクーラ用送風機２０を駆動させる送風機モータ２０Ｍ、膨張弁８、補助膨張弁３９、フレームヒータ（結露防止用加熱手段）１５、警報手段として警報ランプ５３等が接続されている。尚、警報手段は、警報ランプ５３の他に、ブザーを採用しても良く、また、警報内容をコントロールパネル３５の表示部に表示しても良い。

圧縮機モータ１８Ｍは、インバータ装置２５を介して接続されており、これによって、圧縮機モータ１８Ｍの運転周波数を任意に変更可能とされている。送風機モータ１２Ｍ、２０Ｍは、それぞれチョッパ回路などの駆動回路２６、２７を介して接続されており、これによって、回転数を任意に変更可能とされている。

また、膨張弁８及び補助膨張弁３９は、それぞれ、制御装置９から出力される駆動電圧のパルス数に応じて、内蔵のステッピングモータを任意の角度だけ回転させ、この回転量を弁体の弁座に対する進退移動量に変換することにより、弁開度が調整される。

以上の構成により、制御装置９により冷凍装置１０が運転されると、圧縮機１８の低段側圧縮要素１８Ａの吸込側（低圧部）に取り込まれた冷媒は、ここで中間圧まで昇圧される。この低段側圧縮要素１８Ａにて圧縮された冷媒は、図示しない連通管より密閉容器内に吐出される。

一端が密閉容器内にて開放した冷媒導入管は高段側圧縮要素１８Ｂの吸込側に設けられており、低段圧縮要素１８Ａにて中間圧まで昇圧された冷媒と、合流器３８を経た副回路４２からの中間圧冷媒とが混合された冷媒が、当該冷媒導入管より高段側圧縮要素１８Ｂ（中間圧部）内に流入され、ここで更に所定の高圧まで昇圧される。

このとき、この高段側圧縮要素１８Ｂにて圧縮された冷媒の圧力（高圧側圧力ＨＰ）は、超臨界圧力とされ、当該超臨界状態の冷媒は、冷媒吐出管２４を介して、ガスクーラ１９に流入される。尚、本実施例では、前記圧縮機１８を構成する各圧縮要素１８Ａ、１８Ｂは単一のモータで一体に結合された構成としているが、これに限定されない。

ガスクーラ１９を出た冷媒は通過する過程で冷却された後、分流器３７に入り、第１の冷媒流が流れる副回路４２と、第２の冷媒流が流れる主回路４３とに分流される。副回路４２に流入した第１の冷媒流は、補助膨張弁３９で中間圧（即ち、低段側圧縮要素１８Ａの吐出圧力であり、高段側圧縮要素１８Ｂの吸込圧力と略同圧）まで減圧される。

そして、中間熱交換器４０の外管（第１の流路）４０Ａ内を通過し、当該外管（第１の流路）４０Ａ内を通過する過程で、内管４０Ｂを通過する分流器３７で分流された後の他方の冷媒流である第２の冷媒流と熱交換して蒸発する。その後、合流器３８にて、低段側の圧縮要素１８Ａで圧縮された後の第２の冷媒流と合流して、高段側圧縮要素１８Ｂ（中間圧部）に吸い込まれる。

一方、主回路４３に流入した第２の冷媒流は、中間熱交換器４０の内管（第２の流路）４０Ｂ内を通過する過程で、補助膨張弁３９によって減圧された第１の冷媒流と熱交換して冷却された後、内部熱交換器４１の内管（第２の流路）４１Ｂ内を通過する。当該内管（第２の流路）４１Ｂ内を通過する過程で、外管（第１の流路）４１Ａ内を流れる蒸発器１１から出た冷媒と熱交換して冷却される。

そして、内部熱交換器４１から流出された第１の冷媒流は、膨張弁８にて蒸発圧力まで減圧された後、蒸発器１１内に流入し貯蔵室５内（被冷却空間）を熱源として蒸発し、内部熱交換器４１の外管４１Ａを経て低段側の圧縮要素１８（低圧部）に吸い込まれる。ここで、内部熱交換器４１により、膨張弁８に流入する冷媒は、蒸発器１１から流出した低温冷媒と熱交換されることで、冷却性能の向上を図ることができる。

このように、本実施例の冷凍装置１０は、冷媒として自然冷媒であり、臨界圧力が低く、冷媒サイクルの高圧が超臨界状態となる二酸化炭素を使用するものである。そのため、環境への負荷軽減を図ることができると共に、冷却能力の確保を図ることができる。また、ガスクーラ１９で冷却された後の冷媒を分流し、減圧膨張させた一方の副回路４２を流れる第１の冷媒流により、分流された他方の主回路４３を流れる第２の冷媒流を冷却する、所謂、スプリットサイクル冷却装置を用いることで、蒸発器１１の入口の比エンタルピを小さくし、冷凍効果を大きくすることが可能となる。

このように、冷凍装置１０が運転されると、冷却室１４にて蒸発器１１と熱交換された冷気は、冷気循環用送風機１２により貯蔵室５に吐出されて、貯蔵室５内を循環した後、再び送風機１２によって冷却室１４内に帰還する循環を行う。

（Ａ−１）圧縮機１８の運転制御
このとき、制御装置９は、庫内温度センサ３１により検出される貯蔵室５内の温度ＰＴを冷却目標温度とするように、圧縮機モータ１８Ｍの運転周波数制御を行う。即ち、温度ＰＴが冷却目標温度より低いときには、圧縮機モータ１８Ｍの運転周波数を降下させて、高いときには運転周波数を上昇させる。

また、制御装置９は、上記圧縮機１８の周波数制御に加えて庫内温度センサ３１により検出される貯蔵室５内の現在温度ＰＴが冷却目標温度より所定温度高い所定の上限温度ＨＳＴに達した場合、圧縮機モータ１８Ｍを起動し、冷却目標温度よりも所定温度低い所定の下限温度ＬＳＴに達した場合、圧縮機モータ１８Ｍを停止するサーモサイクルを実行し、庫内の現在温度ＰＴを冷却目標温度に制御する。

また、上記圧縮機１８の周波数制御に加えて、制御装置９は、吐出ガス温度センサ５２が検出する圧縮機１８の吐出ガス温度ＤＴに基づき、当該吐出ガス温度ＤＴが所定値（異常値）以上に上昇した場合、この吐出ガス温度ＤＴを下げる方向に、即ち、圧縮機１８の運転周波数を下げる方向に圧縮機１８の回転数を制御する。これにより、安全性の確保を図っている。

（Ａ−２）膨張弁８の開度制御
制御装置９は、膨張弁８の開度を蒸発器入口側温度センサ２９にて検出される蒸発器１１の冷媒入口側温度と、蒸発器出口側温度センサ３０にて検出される蒸発器１１の冷媒出口側温度で通常、過熱度制御する。これら蒸発器１１の入口側温度と出口側温度の温度差が所定の温度差より小さい場合は、膨張弁８の開度を縮小し、大きい場合は、開度を拡大させる。

（Ａ−３）膨張弁８の閉塞判定
上記膨張弁８の開度制御を行った際に、機器によって、主絞り手段の閉弁点近くで制御を行う場合、過熱度をとるために膨張弁８の開度を縮小しすぎると、弁が閉塞して過熱度がなくなり、更に開度を縮小する動作をしてしまう場合がある。当該膨張弁８の閉塞は、蒸発器１１への冷媒流入がなくなり、これによって第２の冷媒流としての冷媒が、第１の冷媒流側に急激に、大量に流入することとなり、中間熱交換器４０の第１の冷媒流の出口側温度ＩＭＴＯが急激に低下する。

そこで、制御装置９は、中間熱交換器出口側温度センサ５０により出口側温度ＩＭＴＯを所定のサンプリング周期で検出して、所定の温度以下に低下した場合には、膨張弁８が閉塞したものと判断する。

そして、当該膨張弁８の閉塞を検知した場合には、制御装置９は、膨張弁８を強制的に所定開度にまで拡張する制御を行う。

（Ａ−４）ガスクーラ用送風機２０の運転制御
制御装置９は、機械室１７内の電装箱２５に設けられた外気温度センサ４８が検出する外気温度ＡＴに基づき、ガスクーラ用送風機２０の回転数を制御する。即ち、外気温度センサ４８にて検出された外気温度ＡＴが高い程、ガスクーラ用送風機２０の回転数を上げ、外気温度ＡＴが低い程、送風機２０の回転数を下げる制御を行う。これにより、ガスクーラ１９における冷却効率の向上を図りつつ、省エネ運転を実現する。

（Ａ−５）フレームヒータ１５の通電制御
制御装置９は、庫内温度センサ３１により検出された貯蔵室５内の現在温度ＰＴと、外気温度センサ４８にて検出された外気温度ＡＴとの温度差を算出し、当該温度差が大きい程、フレームヒータ１５の通電率を大きくし、温度差が小さい程、フレームヒータ１５の通電率を小さくする通電制御を行う。例えば、温度差が２０℃では通電率を５７％、温度差が２５℃では通電率を７２％、温度差が３０℃では通電率を８４％、温度差が３５℃では、通電率を９６％とする。これにより、結露が発生しやすい高外気温時程、フレームヒータ１５の通電率を上昇させて、本体の前面開口２２付近に発生する結露を効果的に防止することができる。また、結露が発生しにくい低外気温時では、フレームヒータ１５の通電率を下げて、結露の発生を効果的に防止しつつ、省エネを図ることができる。

（Ａ−６）補助膨張弁３９の開度制御
制御装置９は、補助膨張弁３９の弁開度を制御する際、先ず、所定のサンプリング周期で外気温度センサ４８にて外気温度ＡＴを検出し、記憶部３４に取り込む。

そして、上述したように取得した現在の外気温度ＡＴから中間熱交換器４０の外管４０Ａの入口側温度ＩＭＴＩの目標値ＩＭＴＩ１を算出する。このとき、制御装置９は、外気温度ＡＴに基づき、所定の関数式を用いて入口側温度目標値ＩＭＴＩ１を算出する。

本実施例では、図５の外気温度ＡＴに対する目標値ＳＴとの関係を示す図に示すように、制御装置９は、外気温度ＡＴをｘとし、入口側温度の目標値ＩＭＴＩ１をｙとする一次関数を用いて目標値ＩＭＴＩ１を算出する。当該関数式は、予め制御装置９の記憶部３４に記憶されているものである。

本実施例では、冷媒として高圧側圧力ＨＰが超臨界領域となる二酸化炭素を用いているため、当該一次関数（関数式）は、冷媒回路の高圧側圧力ＨＰが超臨界領域にある場合と飽和領域にある場合とで傾きが異なる。具体的には、図５に示すように、当該二酸化炭素の超臨界温度付近、一例として外気温度ＡＴが３０℃以上では、３０℃未満の場合と比べて、その関数式の傾きが大きくなる。

これは、冷媒として二酸化炭素を用いた場合、外気温度ＡＴが３０℃以上では、高圧側圧力ＨＰが超臨界領域となるため、高圧側圧力ＨＰが飽和領域となる外気温度ＡＴが３０℃未満の場合と比べて、外気温度ＡＴの上昇による適正な中間圧力の変動が大きくなる。そのため、高圧側圧力の状況に追従して、中間圧力を適正とすべく、入口側温度目標値ＩＭＴＩ１を変更する。

以上より、制御装置９は、取り込んだ外気温度ＡＴから上記一次関数を用いて、当該外気温度ＡＴに対する中間熱交換器４０の入口側温度目標値ＩＭＴＩ１を取得する。そして、制御装置９は、取得された目標値ＩＭＴＩ１と、先ほど検出されて取り込まれた入口側温度ＩＭＴＩとを比較し入口側温度ＩＭＴＩが目標値ＩＭＴＩ１となるように補助膨張弁３９の開度を制御する。このとき、入口側温度ＩＭＴＩが目標値ＩＭＴＩ１から高いほど補助膨張弁３９の弁開度をより絞る方向に、低いほど弁開度をより開く方向に操作量のパルス制御を行う。

また、当該補助膨張弁３９の開度制御において、制御装置９は、所定のサンプリング周期で吐出ガス温度センサ５２が検出する圧縮機１８の吐出ガス温度ＤＴを検出し、当該吐出ガス温度ＤＴが所定値（異常値）以上に上昇した場合、この吐出ガス温度ＤＴを下げる方向に、即ち、補助膨張弁３９を拡張する方向に該補助膨張弁３９の開度を制御する。これにより、安全性の確保を図っている。

（Ａ−７）補助膨張弁３９の温度差制御
尚、補助膨張弁３９の開度制御は、上記入口側温度ＩＭＴＩに基づく制御に限られず、本実施例のように出口側温度ＩＭＴＯを検出する中間熱交換器出口側温度センサ５０を備えた冷凍装置１０では、第１の冷媒流の中間熱交換器４０の出口側温度ＩＭＴＯと入口側温度ＩＭＴＩとの差ＩＭＴｅが所定の温度差目標値となるように開度を制御してもよい。

この場合、検出された温度差ＩＭＴｅが温度差目標値よりも小さいときには、補助膨張弁３９の開度を縮小し、大きいときには開度を拡大する。これにより、第１の冷媒流の流量の適正化を図ることで、第１の冷媒流及びこれと分流された第２の冷媒流との最適な流量制御を実現し、スプリットサイクルによる効率改善効果を発揮することができる。

上述したように、各温度センサ（外気温度センサ４８、ガスクーラ出口側温度センサ５１、中間熱交換器４０の入口側温度センサ４９、出口側温度センサ５０、圧縮機の吐出ガス温度センサ５２）が、正常に機能した場合は、上記のような制御を行う。これに対して、以下に、それぞれの温度センサが故障等により異常が発生した場合について詳述する。

（Ｂ）外気温度センサ４８異常時の制御
上記（Ａ−４）、（Ａ−５）、（Ａ−６）で示したように、外気温度センサ４８にて検出された外気温度ＡＴは、ガスクーラ用送風機２０の運転制御、フレームヒータ１５の通電制御、補助膨張弁３９の開度制御に用いられている。各制御に用いられた外気温度センサ４８が故障等により異常が発生した場合、制御装置９は、サーモサークルを実行している圧縮機１８を起動する直前にガスクーラ出口側温度センサ５１が検出するガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１に基づいて外気温度ＡＴを推定し、上記各制御のバックアップ制御を実行する。尚、ガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１に基づく外気温度ＡＴの推定方法は、複数有り、以下に、詳述する。尚、制御装置９は、所定のサンプリング周期にて外気温度センサ４８の抵抗値が異常値（過小若しくは過大）であるか否かを判断し、これにより、異常発生を検知する。

（Ｂ−１）外気温度ＡＴの第１の推定方法
第１の推定方法では、制御装置９は、外気温度センサ４８の異常時に、ガスクーラ出口側温度センサ５１が検出するガスクーラ１９の冷媒出口側温度ＧＴ１、若しくは、冷媒出口側温度ＧＴ１と一定の差ｅ１（例えば、−２ｄｅｇ）を有する温度（ＧＴ１−ｅ１）を外気温度ＡＴとして代用する。

そのため、図６のフローチャートに示すように、制御装置９がステップＳ１において、外気温度センサ４８の異常を検出した場合には、警報ランプ（警報手段）５３の点灯及びコントロールパネル３５の表示部により外気温度センサ４８の異常を報知すると共に、ステップＳ２に進み、各ガスクーラ用送風機２０の運転制御、フレームヒータ１５の通電制御、補助膨張弁３９の開度制御に用いる外気温度ＡＴとして、暫定的に、ガスクーラ出口側温度センサ５１が検出するガスクーラ１９の冷媒出口側温度ＧＴ１を用いる。尚、圧縮機１８の起動直前のガスクーラ１９の冷媒出口側温度ＧＴ１と実際の外気温度ＡＴとが所定の温度差（例えば−２ｄｅｇ）があることを予め分かっている場合には、冷媒出口側温度ＧＴ１と一定の差ｅ１（この場合−２ｄｅｇ）を有する温度（ＧＴ１−ｅ１）を各制御に用いる外気温度ＡＴとして用いてもよい。

そして、制御装置９は、ステップＳ３に進み、現在、圧縮機１８がサーモサイクルにおける圧縮機１８運転中であるか否かを判断し、庫内温度センサ３１により検出される貯蔵室５内の現在温度ＰＴが冷却目標温度よりも所定温度低い所定の下限温度ＬＳＴに達し、圧縮機モータ１８Ｍを停止（サーモオフ）したら、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、制御装置９は、ガスクーラ出口側温度センサ５１にてガスクーラ１９の冷媒出口側温度ＧＴ１を検出し、当該冷媒出口側温度ＧＴ１若しくは、上記と同様に、当該冷媒出口側温度ＧＴ１と一定の差ｅ１を有する温度（ＧＴ１−ｅ１）を外気温度ＡＴとしてメモリ３４に記憶する。

そして、制御装置９は、ステップＳ５に進み、庫内温度センサ３１により検出される貯蔵室５内の現在温度ＰＴが冷却目標温度よりも所定温度高い所定の上限温度ＨＳＴに達し、圧縮機モータ１８Ｍを起動（サーモオン）したか否かを判断する。圧縮機１８を起動していない場合には、ステップＳ４に戻り、再び、ガスクーラ出口側温度センサ５１にてガスクーラ１９の冷媒出口側温度ＧＴ１を検出し、当該冷媒出口側温度ＧＴ１若しくは、当該冷媒出口側温度ＧＴ１と一定の差ｅ１を有する温度（ＧＴ１−ｅ１）を外気温度ＡＴとしてメモリ３４に書き換える。

そして、ステップＳ５において、圧縮機１８が起動した場合には、このとき、メモリ３４に記憶されている圧縮機１８を起動する直前のガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１若しくは、これと一定の差ｅ１を有する温度（ＧＴ１−ｅ１）を外気温度ＡＴとして採用し、各ガスクーラ用送風機２０の運転制御、フレームヒータ１５の通電制御、補助膨張弁３９の開度制御を行う。

具体的には、外気温度センサ４８の異常時におけるガスクーラ用送風機２０の運転制御は、代用された圧縮機１８を起動する直前のガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１若しくは、これと一定の差ｅ１を有する温度（ＧＴ１−ｅ１）が高い程、ガスクーラ用送風機２０の回転数を上げ、圧縮機起動直前のガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１、若しくは（ＧＴ１−ｅ１）が低い程、送風機２０の回転数を下げる制御を行う。

外気温度センサ４８の異常時におけるフレームヒータ１５の通電制御は、庫内温度センサ３１により検出された貯蔵室５内の現在温度ＰＴと、代用された圧縮機１８を起動する直前のガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１若しくは、これと一定の差ｅ１を有する温度（ＧＴ１−ｅ１）との温度差を算出し、当該温度差が大きい程、フレームヒータ１５の通電率を大きくし、温度差が小さい程、フレームヒータ１５の通電率を小さくする通電制御を行う。

外気温度センサ４８の異常時における補助膨張弁３９の開度制御は、外気温度ＡＴとして代用された圧縮機１８を起動する直前のガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１若しくは、これと一定の差ｅ１を有する温度（ＧＴ１−ｅ１）に基づき、所定の関係式を用いて中間熱交換器４０の外管４０Ａの入口側温度の目標値ＩＭＴＩ１を算出する。そして、中間熱交換器入口側温度センサ４９にて検出される入口側温度ＩＭＴＩが入口側温度目標値ＩＭＴＩ１となるように補助膨張弁３９の開度を制御する。

制御装置９は、その後、ステップ５からステップＳ３に戻り、圧縮機１８のサーモサイクル制御により圧縮機１８が起動させる度に、推定される外気温度ＡＴを書き換えて、以後も同様に、各ガスクーラ用送風機２０の運転制御、フレームヒータ１５の通電制御、補助膨張弁３９の開度制御を行う。そのため、圧縮機１８が起動されるタイミング以外では、推定される外気温度ＡＴは変更されないため、変更されるまでの間、前回の圧縮機１８起動直前に検出されたガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１若しくは、これと一定の差ｅ１を有する温度（ＧＴ１−ｅ１）を継続して外気温度ＡＴと推定して各制御を行う。

これにより、通常、圧縮機１８のサーモサイクル制御の実行により、圧縮機１８が停止されてから次回起動されるまでの間に、周囲温度である外気温度ＡＴと近似した温度となる圧縮機１９の起動直前のガスクーラ１９の冷媒出口側温度ＧＴ１から外気温度ＡＴを推定して、ガスクーラ用送風機２０の回転数制御及びフレームヒータ１５の通電制御、更には、補助膨張弁３９の開度制御を実行することが可能となる。

そのため、従来の如く、外気温度センサ４８の異常時に、ガスクーラ用送風機２０の回転数制御及びフレームヒータ１５の通電制御、補助膨張弁３９の開度制御を、予め設定された所定の外気温度ＡＴとして行う場合と比べて、より精度の高い制御を実現することが可能となる。従って、当該外気温度センサ４８の修理・交換作業までの間、適切なバックアップ制御を実現することができる。

本実施例では、圧縮機１８を起動する直前のガスクーラ１９の冷媒出口側温度ＧＴ１は、圧縮機１８のサーモサイクル制御における圧縮機１８の停止から起動されるまでの間、所定のサンプリング周期でガスクーラ１９の冷媒出口側温度ＧＴ１を検出してメモリ３４に順次書き換え、圧縮機１８を起動する直前にメモリ３４に記憶された冷媒出口側温度ＧＴ１若しくは、ＧＴ１−ｅ１を外気温度ＡＴとして代用している。これに限定されるものではなく、例えば、圧縮機１８の停止から起動するまでに所定の遅延時間を設けている場合には、制御装置９は、当該遅延時間の終了間際にガスクーラ出口側温度センサ５１によってガスクーラ１９の冷媒出口側温度ＧＴ１を検出し、圧縮機１８を起動する直前のガスクーラ１９の冷媒出口側温度ＧＴ１若しくは、これと一定の差を有するＧＴ１−ｅ１を外気温度ＡＴとして代用しても良い。

当該外気温度ＡＴの推定方法では、外気温度センサ４８の異常時において、ガスクーラ出口側温度センサ５１により検出されるガスクーラ１９の冷媒出口側温度ＧＴ１又は当該冷媒出口側温度ＧＴと一定の差を有する温度ＧＴ１−ｅ１を外気温度ＡＴとするため、バックアップ制御を容易に実現することが可能となる。

（Ｂ−２）外気温度ＡＴの第２の推定方法
第２の推定方法では、制御装置９は、外気温度センサ４８の異常時に、ガスクーラ出口側温度センサ５１が検出するガスクーラ１９の冷媒出口側温度ＧＴ１と外気温度センサが検出する外気温度ＡＴとの差ｅを、ガスクーラ１９の冷媒出口側温度ＧＴ１の温度帯毎に記憶することにより構築されたデータベースを有し、外気温度センサ４８の異常時には、ガスクーラ出口側温度センサ５１が検出するガスクーラ１９の冷媒出口側温度ＧＴ１が属する温度帯に対応する差ｅをデータベースから読み出し、冷媒出口側温度ＧＴ１と当該差ｅを有する温度を外気温度ＡＴとして代用する。

そのため、図７のフローチャートに示すように、先ず、制御装置９は、外気温度センサ４８及びガスクーラ出口側温度センサ５１の正常時（ステップＳ６）において、ステップＳ７に進み、圧縮機１８のサーモサイクルにおける圧縮機起動（サーモオン）直前のガスクーラ１９の冷媒出口温度ＧＴ１をガスクーラ出口温度センサ５１にて検出し、当該検出時期と同時、若しくは、その前後で、外気温度センサ４８により外気温度ＡＴを検出する。尚、冷媒出口温度ＧＴ１の検出方法は、上記推定方法１と同様であっても良い。

そして、制御装置９は、圧縮機起動直前のガスクーラ１９の冷媒出口側温度ＧＴ１と、正常に機能している外気温度センサ４８が検出する外気温度ＡＴとの差ｅを算出し、ガスクーラ１９の冷媒出口側温度ＧＴ１の温度帯毎にメモリ３４に記憶し、データベースを構築する。

当該データベースは、例えば、図８に示すように、ガスクーラ１９の冷媒出口側温度ＧＴ１を１０℃以下、１０〜２０℃、２０〜３０℃、３０℃以上の温度帯毎に分け、それぞれ冷媒出口側温度ＧＴ１と外気温度ＡＴとの差ｅをＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４として記憶する。

そして、制御装置９は、ステップＳ８に進み、冷媒出口側温度ＧＴ１と外気温度ＡＴとの差ｅは、圧縮機１８の起動（サーモオン）直前のタイミング毎に得られる値のそれぞれの温度帯毎の平均値、若しくは、直近の値に重みが置かれた平均値ＡＶｅ、例えば、これまでの平均値ＡＶｅと直近の値ｅとの平均値（（ＡＶｅ＋ｅ）／２）としてデータベースに記憶する。

そして、ステップＳ９において、外気温度センサ４８の異常を検出した場合には、警報ランプ（警報手段）５３の点灯及びコントロールパネル３５の表示部により外気温度センサ４８の異常を報知すると共に、ステップＳ１０に進む。そして、上記第１の推定方法と同様に、ガスクーラ出口側温度センサ５１にて圧縮機１８の起動直前のガスクーラ１９の冷媒出口側温度ＧＴ１を検出し、当該冷媒出口側温度ＧＴ１が属する温度帯に対応する冷媒出口側温度ＧＴ１と外気温度ＡＴとの差ｅをメモリ３４に記憶されたデータベースから読み出す。

制御装置９は、検出された冷媒出口側温度ＧＴ１と読み出された差ｅを有する温度を外気温度ＡＴと推定し、各ガスクーラ用送風機２０の運転制御、フレームヒータ１５の通電制御、補助膨張弁３９の開度制御を行う。

具体的には、外気温度センサ４８の異常時におけるガスクーラ用送風機２０の運転制御は、代用された圧縮機１８を起動する直前のガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１とデータベースから読み出された差ｅを有する温度が高い程、ガスクーラ用送風機２０の回転数を上げ、圧縮機起動直前のガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１とデータベースから読み出された差ｅを有する温度が低い程、送風機２０の回転数を下げる制御を行う。

外気温度センサ４８の異常時におけるフレームヒータ１５の通電制御は、庫内温度センサ３１により検出された貯蔵室５内の現在温度ＰＴと、代用された圧縮機１８を起動する直前のガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１とデータベースから読み出された差ｅを有する温度との温度差を算出し、当該温度差が大きい程、フレームヒータ１５の通電率を大きくし、温度差が小さい程、フレームヒータ１５の通電率を小さくする通電制御を行う。

外気温度センサ４８の異常時における補助膨張弁３９の開度制御は、外気温度ＡＴとして代用された圧縮機１８を起動する直前のガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１とデータベースから読み出された差ｅを有する温度に基づき、所定の関係式を用いて中間熱交換器４０の外管４０Ａの入口側温度の目標値ＩＭＴＩ１を算出する。そして、中間熱交換器入口側温度センサ４９にて検出される入口側温度ＩＭＴＩが入口側温度目標値ＩＭＴＩ１となるように補助膨張弁３９の開度を制御する。

当該第２の推定方法の場合においても、第１の推定方法と同様に、圧縮機１８のサーモサイクル制御により圧縮機１８が起動させる度に、推定される外気温度ＡＴを書き換えて、以後も同様に、各ガスクーラ用送風機２０の運転制御、フレームヒータ１５の通電制御、補助膨張弁３９の開度制御を行う。

これによっても、通常、圧縮機１８のサーモサイクル制御の実行により、毎回近似した温度となる圧縮機１８の起動直前のガスクーラ１９の冷媒出口側温度ＧＴ１に基づいて外気温度ＡＴを推定して、ガスクーラ用送風機２０の回転数制御及びフレームヒータ１５の通電制御、更には、補助膨張弁３９の開度制御を実行することが可能となる。

そのため、従来の如く、外気温度センサ４８の異常時に、ガスクーラ用送風機２０の回転数制御及びフレームヒータ１５の通電制御、補助膨張弁３９の開度制御を、予め設定された所定の外気温度ＡＴとして行う場合と比べて、より精度の高い制御を実現することが可能となる。従って、当該外気温度センサ４８の修理・交換作業までの間、適切なバックアップ制御を実現することができる。

また、当該外気温度ＡＴの推定方法では、外気温度センサ４８及び冷媒出口側温度センサ５１が正常である場合に、冷媒出口側温度ＧＴ１の温度帯毎に、外気温度ＡＴと圧縮機１８起動直前の冷媒出口側温度ＧＴ１との差ｅをデータベースとして構築しておき、外気温度センサ４８の異常時に、圧縮機起動直前のガスクーラ出口側温度ＧＴ１とデータベースに構築された差ｅを有する温度を外気温度ＡＴとして推定して用いることで、より精度の高いバックアップ制御を容易に、実現することが可能となる。

特に、本実施例では、データベースに構築された外気温度ＡＴと圧縮機１８起動直前の冷媒出口側温度ＧＴ１との差ｅは、圧縮機１８の起動（サーモオン）直前のタイミング毎に得られる値の平均値を採用することにより、より精度の高いバックアップ制御を実現することが可能となる。この際、直近の値に重みが置かれた平均値を採用した場合、機器の老朽化等をも考慮した差ｅを算出することができ、より精度の向上を図ることができる。

また、上記各第１及び第２の推定方法を採用したバックアップ制御では、外気温度センサ４８の異常発生を検出した際に、制御装置は、警報ランプ５３やコントロールパネル３５の表示部にて外気温度センサ４８に異常があったことを報知することにより、修理・交換等のメンテナンス作業を早期に促すことが可能となる。

（Ｂ−３）外気温度センサ４８及びガスクーラ出口側温度センサ５１の双方の異常時の制御
制御装置９は、外気温度センサ４８の異常に加えて、ガスクーラ出口側温度センサ５１の異常をも検知した場合には、上述したような外気温度ＡＴをガスクーラ出口側温度センサ５１を用いて推定することができない。そのため、制御装置９は、ガスクーラ用送風機２０の回転数を所定の回転数に固定して制御し、フレームヒータ１５の通電率を所定値に固定して通電制御する。

更に、制御装置９は、膨張弁８及び補助膨張弁３９の開度を、所定の冷媒流量が確保される値（開き気味の指定開度）に維持する。補助膨張弁３９の場合、当該所定の冷媒流量が確保される値とは、オイル戻しの確保可能な通常の制御範囲における平均値よりも大きい開度であり、膨張弁８の場合、過負荷運転を回避し、蒸発器１１による冷却を確保可能な通常の制御範囲における平均値よりも大きい開度である。

これにより、円滑なオイル戻しの確保、過負荷運転の回避、及び蒸発器１１による冷却を確保することが可能となる。

また、制御装置９は、外気温度センサ４８の異常に加えて、ガスクーラ出口側温度センサ５１の異常をも検知した場合には、警報ランプ５３やコントロールパネル３５の表示部にて外気温度センサ４８及びガスクーラ出口側温度センサ５１に異常があったことを報知する。これにより、修理・交換等のメンテナンス作業を早期に促すことが可能となる。

尚、上述した如き、外気温度センサの異常時の制御は、本実施例の如き高圧側の冷媒圧力（高圧圧力）がその臨界圧力以上（超臨界）となるスプリットサイクル（二段圧縮一段膨張中間冷却サイクル）を採用して冷凍装置１０に限られるものではなく、通常の冷凍サイクルを構成する冷凍装置であっても同様の効果を奏する。

（Ｃ）吐出ガス温度センサ５２異常時の制御
上記（Ａ−１）、（Ａ−６）で示したように、吐出ガス温度センサ５２にて検出された吐出ガス温度ＤＴは、圧縮機１８の運転周波数制御、補助膨張弁３９の開度制御に用いられている。各制御に用いられた吐出ガス温度センサ５２が故障等により異常が発生した場合、制御装置９は、外気温度センサ４８が検出する外気温度ＡＴが所定の外気温度ＡＴ１より高い場合、圧縮機１８の運転周波数を、吐出ガス温度ＤＴが上昇しないと想定される一定の低い値とすると共に、吐出ガス温度が上昇しないよう入口側温度目標値ＩＭＴＩ１を上昇させて補助膨張弁３９の開度制御を行うバックアップ制御を実行する。尚、制御装置９は、所定のサンプリング周期にて吐出ガス温度センサ５２の抵抗値が異常値（過小若しくは過大）であるか否かを判断し、これにより、異常発生を検知する。

以下、図９のフローチャートを参照して吐出ガス温度センサ５２異常時の具体的な制御について説明する。まず始めに、制御装置９が、ステップＳ１１において、吐出ガス温度センサ５２の異常を検出した場合には、警報ランプ（警報手段）５３の点灯及びコントロールパネル３５の表示部により吐出ガス温度センサ５２の異常を報知すると共に、ステップＳ１２に進み、各圧縮機１８の運転周波数制御、補助膨張弁３９の開度制御のバックアップ制御を実行するか否かを判断する。コントロールパネル３５にて予め吐出ガス温度センサ５２異常時のバックアップ制御を実行すると設定していた場合には、ステップＳ１３に進み、設定していない場合には、ステップＳ１８に進み、圧縮機１８の運転を停止、若しくは、外気温度ＡＴの温度毎に決められた十分大きい弁開度に補助膨張弁３９を変更する。

ステップＳ１２において、バックアップ制御の実行を設定していた場合には、ステップＳ１３において、外気温度センサ４８が検出する外気温度ＡＴがメモリ３４に記憶された所定の外気温度ＡＴ１、例えば２５℃以上であるか否かを判断する。ここで、外気温度ＡＴが２５℃以上である場合には、制御装置９は、ステップＳ１４に進み、圧縮機１８の運転周波数を吐出ガス温度ＤＴが上昇しないと想定される一定の低い値、即ち、吐出ガス温度ＤＴの上昇が許容値内であることが予め確認された値、例えば、運転可能な周波数範囲におけるより低い周波数である４０Ｈｚに設定する。

その後、制御装置９は、ステップＳ１５に進み、補助膨張弁３９の開度制御に用いられる入口側温度目標値ＩＭＴＩ１を所定値、例えば５℃上昇させて設定する。即ち、補助膨張弁３９の開度制御では、取り込んだ外気温度ＡＴから上述した所定の一次関数を用いて、当該外気温度ＡＴに対する中間熱交換器４０の入口側温度目標値ＩＭＴＩ１を取得し、当該ステップＳ１５において、この入口側目標値に５℃加算して、入口側目標値ＩＭＴＩ２とし、先ほど検出されて取り込まれた入口側温度ＩＭＴＩと比較し入口側温度ＩＭＴＩが補正目標値ＩＭＴＩ２となるように補助膨張弁３９の開度を制御する。

そのため、外気温度ＡＴが高い当該状況では、入口側温度ＩＭＴＩが外気温度ＡＴが所定温度以下の場合と比べて高い目標値ＩＭＴＩ２となるように制御されるため、補助膨張弁３９の弁開度はより開き気味の開度となるように制御されることとなる。

他方、ステップＳ１３において、外気温度センサ４８にて検出された外気温度ＡＴが所定の外気温度ＡＴ１、例えば２５℃に満たない場合には、当該バックアップ制御を実行することなくステップＳ１６に進み、圧縮機１８の運転周波数及び中間熱交換器の入口側温度の目標値ＩＭＴＩ１を変更することなくステップＳ１７に進む。

このように、通常、吐出ガス温度ＤＴの上昇と相当因果関係にある外気温度ＡＴを用いて、吐出ガス温度ＤＴの上昇を推定し、外気温度ＡＴが所定の高い外気温度ＡＴ１となった場合でも、圧縮機１８を停止させることなく、吐出ガス温度ＤＴが上昇しないと想定される低い運転周波数にて継続して運転させることができる。

そして、外気温度ＡＴが所定の外気温度ＡＴ１より高い場合は、所定の冷媒流量が確保されるよう入口側温度目標値ＩＭＴＩ１を上昇させた補正目標値ＩＭＴＩ２を用いて補助膨張弁３９の開度制御を行うため、中間熱交換器４０にて蒸発器１１に向かう第２の冷媒流を冷却する第１の冷媒流を流れる冷媒流量を適切に確保することができ、吐出ガス温度の上昇を抑えることができると共に、オイル戻しや、蒸発器１１による冷却を確保することが可能となる。

そのため、吐出ガス温度センサ５２の修理・交換作業までの間、適切なバックアップ制御を実現することができる。

特に、吐出ガス温度ＤＴが圧縮機１８が異常高温となっているか否かを推定する所定の外気温度ＡＴ１は、吐出ガス温度ＤＴの上昇が許容値内であることが予め確認された値を採用することにより、より安全性の確保を図ることが可能となる。

また、当該所定の外気温度ＡＴ１は、吐出ガス温度センサ５２が正常に機能している状態で、当該外気温度センサ４８が検出する外気温度ＡＴが所定の外気温度ＡＴ１以下であるにもかかわらず、吐出ガス温度センサ５２により検出された吐出ガス温度ＤＴの上昇により補助膨張弁３９の開度を拡張変更させた場合には、当該外気温度にて吐出ガス温度ＤＴが異常高温となることから、そのときの外気温度ＡＴを新たな所定の外気温度ＡＴ１としてメモリ３４を書き換え変更する。そして、上記吐出ガス温度センサ５２の異常時におけるバックアップ制御において当該変更後の所定の外気温度ＡＴ１を採用する。これにより、より精度の高いバックアップ制御を実現することが可能となる。

その後、制御装置９は、ステップＳ１６に進み、中間熱交換器入口側温度センサ４９が異常があるか否かを判断する。異常がない場合には、ステップＳ１１に戻り、上記バックアップ制御を継続する。他方、異常がある場合には、ステップＳ１８に進み、警報ランプ（警報手段）５３の点灯及びコントロールパネル３５の表示部により吐出ガス温度センサ５２に加えて入口側温度センサ４９の異常を報知すると共に、圧縮機１８を停止、若しくは、外気温度ＡＴの温度毎に決められた十分大きい弁開度に補助膨張弁３９を変更する。

このように、吐出ガス温度センサ５２の異常に加えて、入口側温度センサ４９に異常が発生した場合には、好適な補助膨張弁３９の開度制御を行うことができないため、圧縮機１８を停止することで、安全性の確保を図ることができる。

また、上記バックアップ制御では、吐出ガス温度センサ５２や入口側温度センサ４９の異常発生を検出した際に、制御装置９は、警報ランプ５３やコントロールパネル３５の表示部にて吐出ガス温度センサ５２や入口側温度センサ４９に異常があったことを報知することにより、修理・交換等のメンテナンス作業を早期に促すことが可能となる。

（Ｄ）出口側温度センサ５０異常時の制御
上記（Ａ−３）、（Ａ−７）で示したように、出口側温度センサ５０にて検出された中間熱交換器４０の第１の冷媒流の出口側温度ＩＭＴＯは、膨張弁８の閉塞判定及び補助膨張弁３９の温度差制御に用いられている。各制御に用いられた出口側温度センサ５０が故障等により異常が発生した場合、制御装置９は、入口側温度センサ４９が検出する入口側温度ＩＭＴＩに基づいて、上記各制御のバックアップ制御を実行する。尚、膨張弁８の閉塞判定では、入口側温度センサ４９が検出する入口側温度ＩＭＴＩに基づいて出口側温度ＩＭＴＯを推定して行うものであり、当該入口側温度ＩＭＴＩに基づく出口側温度ＩＭＴＯの推定方法は、複数有り、以下に、詳述する。尚、制御装置９は、所定のサンプリング周期にて出口側温度センサ５０の抵抗値が異常値（過小若しくは過大）であるか否かを判断し、これにより、異常発生を検知する。

（Ｄ−１）出口側温度ＩＭＴＯの第１の推定方法
第１の推定方法では、制御装置９は、出口側温度センサ５０の異常時に入口側温度センサ４９が検出する中間熱交換器４０の第１の流路の入口側温度ＩＭＴＩと一定の差ＩＭＴｅ１（例えば、＋１０ｄｅｇ）を有する温度（ＩＭＴＩ＋ＩＭＴｅ１）を出口側温度ＩＭＴＯとして代用する。

そのため、制御装置９は出口側温度センサ５０の異常を検出した場合には、警報ランプ（警報手段）５３の点灯及びコントロールパネル３５の表示部により出口側温度センサ５０の異常を報知すると共に、膨張弁８の閉塞判定に用いる出口側温度ＩＭＴＯとして、入口側温度センサ４９が検出する入口側温度ＩＭＴＩと一定の差ＩＭＴｅ１を有する温度（ＩＭＴＩ＋ＩＭＴｅ１）を用いる。

そして、当該推定された出口側温度ＩＭＴＯ（この場合、ＩＭＴＩ＋ＩＭＴｅ１）が所定の温度以下に低下した場合には、膨張弁８が閉塞したものと判断する。制御装置９は、当該膨張弁８の閉塞を検知した場合には、膨張弁８を強制的に所定開度だけ拡張する制御を行う。

これにより、通常、出口側温度ＩＭＴＯと所定の温度差となるように制御されている入口側温度ＩＭＴＩを用いて膨張弁８の閉塞を判断することが可能となる。そのため、従来の如く、出口側温度センサ５０の異常時に、膨張弁８の開度を、予め設定された所定の開度に固定して行う場合と比べて、より精度の高い主絞り手段膨張弁８の制御を実現することが可能となる。従って、当該出口側温度センサ５０の修理・交換作業までの間、適切なバックアップ制御を実現することができる。

特に、当該第１の推定方法では、入口側温度ＩＭＴＩと一定の差ＩＭＴｅ１を有する温度を出口側温度ＩＭＴＯとして代用した膨張弁閉塞判定を行うことにより、出口側温度センサ５０の異常時おける入口側温度ＩＭＴＩに基づくバックアップ制御を容易に実現することが可能となる。

（Ｄ−２）出口側温度ＩＭＴＯの第２の推定方法
第２の推定方法では、制御装置９は、入口側温度ＩＭＴＩと出口側温度ＩＭＴＯとの差ＩＭＴｅを、外気温度ＡＴの温度帯毎に記憶することにより構築されたデータベースを有し、出口側温度センサ５０の異常時には、外気温度センサ４８が検出する外気温度ＡＴが属する温度帯に対応する差ＩＭＴｅをデータベースから読み出し、入口側温度ＩＭＴＩと当該差ＩＭＴｅを有する温度を出口側温度ＩＭＴＯとして代用する。

そのため、図１０のフローチャートに示すように、先ず、制御装置９は、出口側温度センサ５０及び入口側温度センサ４９の正常時（ステップＳ２０）において、ステップＳ２１に進み、所定のサンプリング周期にて、出口側温度ＩＭＴＯを出口側温度センサ５０にて、入口側温度ＩＭＴＩを入口側温度センサ４９にて検出し、当該検出時期と同時、若しくは、その前後で、外気温度センサ４８により外気温度ＡＴを検出する。

そして、制御装置９は、圧縮機１８の運転中における安定時、例えば、補助膨張弁３９の開度制御を上記（Ａ−６）の方法にて行っている場合には、入口側温度センサ４９にて検出される入口側温度ＩＭＴＩが目標値ＩＭＴＩ１と近い範囲にある場合、例えば、入口側温度ＩＭＴＩと目標値ＩＭＴＩ１との差の絶対値が所定値ＫＦ未満である場合（ＩＭＴＩ−ＩＭＴＩ１＜±ＫＦ）に、正常に機能している出口側温度センサ５０が検出する出口側温度ＩＭＴＯと、そのときの入口側温度センサ４９が検出する入口側温度ＩＭＴＩとの差ＩＭＴｅを算出し、そのときの外気温度センサ４８にて検出される外気温度ＡＴの温度帯毎にメモリ３４に記憶し、データベースを構築する。

当該データベースは、例えば、図１１に示すように、外気温度ＡＴを１０℃以下、１０〜２０℃、２０〜３０℃、３０℃以上の温度帯毎に分け、それぞれ出口側温度ＩＭＴＯと入口側温度ＩＭＴＩとの差ＩＭＴｅをＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４として記憶する。

そして、制御装置９は、ステップＳ２２に進み、出口側温度ＩＭＴＯと入口側温度ＩＭＴＩとの差ＩＭＴｅは、所定のサンプリング周期毎に得られる値のそれぞれの温度帯毎の平均値、若しくは、直近の値に重みが置かれた平均値ＡＶＩＭＴｅ、例えば、これまでの平均値ＡＶＩＭＴｅと直近の値ＩＭＴｅとの平均値（（ＡＶＩＭＴｅ＋ＩＭＴｅ）／２）としてデータベースに記憶する。

そして、ステップＳ２３において、出口側温度センサ５０の異常を検出した場合には、警報ランプ（警報手段）５３の点灯及びコントロールパネル３５の表示部により出口側温度センサ５０の異常を報知すると共に、ステップＳ２４に進む。そして、外気温度センサ４８にて外気温度ＡＴを検出し、当該外気温度ＡＴが属する温度帯に対応する出口側温度ＩＭＴＯと入口側温度ＩＭＴＩとの差ＩＭＴｅをメモリ３４に記憶されたデータベースから読み出す。

制御装置９は、そのときの入口側温度ＩＭＴＩを入口側温度センサ４９にて検出し、当該入口側温度ＩＭＴＩと外気温度ＡＴから読み出された差ＩＭＴｅを有する温度（ＩＭＴＩ＋ＩＭＴｅ）を出口側温度ＩＭＴＯと推定し、膨張弁８の閉塞判定を行う。

即ち、当該推定された出口側温度ＩＭＴＯ（この場合、ＩＭＴＩ＋ＩＭＴｅ）が所定の温度以下に低下した場合には、膨張弁８が閉塞したものと判断する。制御装置９は、当該膨張弁８の閉塞を検知した場合には、膨張弁８を強制的に所定開度だけ拡張する制御を行う。

当該第２の推定方法の場合においても、第１の推定方法と同様に、通常、出口側温度ＩＭＴＯと所定の温度差となるように制御されている入口側温度ＩＭＴＩを用いて膨張弁８の閉塞を判断することが可能となる。そのため、従来の如く、出口側温度センサ５０の異常時に、膨張弁８の開度を、予め設定された所定の開度に固定して行う場合と比べて、より精度の高い膨張弁８の制御を実現することが可能となる。従って、当該出口側温度センサ５０の修理・交換作業までの間、適切なバックアップ制御を実現することができる。

また、当該出口側温度ＩＭＴＯの推定方法では、出口側温度センサ５０と、入口側温度センサ４９が正常である場合に、外気温度ＡＴの温度帯毎に、出口側温度ＩＭＴＯと入口側温度ＩＭＴＩとの差ＩＭＴｅをデータベースとして構築しておき、出口側温度センサ５０の異常時に、そのときの外気温度ＡＴに対応する差ＩＭＴｅを検出された入口側温度ＩＭＴＩに加算することで、出口側温度ＩＭＴＯを推定して用いることで、より容易に、且つ高い精度にて、出口側温度センサ５０の異常時おける入口側温度ＩＭＴＩに基づくバックアップ制御を容易に実現することが可能となる。

（Ｄ−３）出口側温度ＩＭＴＯの第３の推定方法
第３の推定方法では、制御装置９は、入口側温度ＩＭＴＩと出口側温度ＩＭＴＯとの差ＩＭＴｅを、入口側温度ＩＭＴＩの温度帯毎に記憶することにより構築されたデータベースを有し、出口側温度センサ５０の異常時には、入口側温度センサ４９が検出する入口側温度ＩＭＴＩが属する温度帯に対応する差ＩＭＴｅをデータベースから読み出し、入口側温度ＩＭＴＩと当該差ＩＭＴｅを有する温度を出口側温度ＩＭＴＯとして代用する。

そのため、図１２のフローチャートに示すように、先ず、制御装置９は、出口側温度センサ５０及び入口側温度センサ４９の正常時（ステップＳ２５）において、ステップＳ２６に進み、所定のサンプリング周期にて、出口側温度ＩＭＴＯを出口側温度センサ５０にて、入口側温度ＩＭＴＩを入口側温度センサ４９にて検出する。

そして、制御装置９は、圧縮機１８の運転中における安定時、例えば、補助膨張弁３９の開度制御を上記（Ａ−６）の方法にて行っている場合には、入口側温度センサ４９にて検出される入口側温度ＩＭＴＩが目標値ＩＭＴＩ１と近い範囲にある場合、例えば、入口側温度ＩＭＴＩと目標値ＩＭＴＩ１との差の絶対値が所定値ＫＦ未満である場合（ＩＭＴＩ−ＩＭＴＩ１＜±ＫＦ）に、正常に機能している出口側温度センサ５０が検出する出口側温度ＩＭＴＯと、そのときの入口側温度センサ４９が検出する入口側温度ＩＭＴＩとの差ＩＭＴｅを算出し、そのときの入口側温度ＩＭＴＩの温度帯毎にメモリ３４に記憶し、データベースを構築する。

当該データベースは、例えば、図１３に示すように、入口側温度ＩＭＴＩを１０℃以下、１０〜２０℃、２０〜３０℃、３０℃以上の温度帯毎に分け、それぞれ出口側温度ＩＭＴＯと入口側温度ＩＭＴＩとの差ＩＭＴｅをＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４として記憶する。

そして、制御装置９は、ステップＳ２７に進み、出口側温度ＩＭＴＯと入口側温度ＩＭＴＩとの差ＩＭＴｅは、所定のサンプリング周期毎に得られる値のそれぞれの温度帯毎の平均値、若しくは、直近の値に重みが置かれた平均値ＡＶＩＭＴｅ、例えば、これまでの平均値ＡＶＩＭＴｅと直近の値ＩＭＴｅとの平均値（（ＡＶＩＭＴｅ＋ＩＭＴｅ）／２）としてデータベースに記憶する。

そして、ステップＳ２８において、出口側温度センサ５０の異常を検出した場合には、警報ランプ（警報手段）５３の点灯及びコントロールパネル３５の表示部により出口側温度センサ５０の異常を報知すると共に、ステップＳ２９に進む。そして、入口側温度センサ４９にて入口側温度ＩＭＴＩを検出し、当該入口側温度ＩＭＴＩが属する温度帯に対応する出口側温度ＩＭＴＯと入口側温度ＩＭＴＩとの差ＩＭＴｅをメモリ３４に記憶されたデータベースから読み出す。

制御装置９は、そのときの入口側温度ＩＭＴＩを入口側温度センサ４９にて検出し、当該入口側温度ＩＭＴＩから読み出された差ＩＭＴｅを有する温度（ＩＭＴＩ＋ＩＭＴｅ）を出口側温度ＩＭＴＯと推定し、膨張弁８の閉塞判定を行う。

即ち、当該推定された出口側温度ＩＭＴＯ（この場合、ＩＭＴＩ＋ＩＭＴｅ）が所定の温度以下に低下した場合には、膨張弁８が閉塞したものと判断する。制御装置９は、当該膨張弁８の閉塞を検知した場合には、膨張弁８を強制的に所定開度だけ拡張する制御を行う。

当該第３の推定方法の場合においても、上記第１及び第２の推定方法と同様に、通常、出口側温度ＩＭＴＯと所定の温度差となるように制御されている入口側温度ＩＭＴＩを用いて膨張弁８の閉塞を判断することが可能となる。そのため、従来の如く、出口側温度センサ５０の異常時に、膨張弁８の開度を、予め設定された所定の開度に固定して行う場合と比べて、より精度の高い膨張弁８の制御を実現することが可能となる。従って、当該出口側温度センサ５０の修理・交換作業までの間、適切なバックアップ制御を実現することができる。

また、当該出口側温度ＩＭＴＯの推定方法では、出口側温度センサ５０と、入口側温度センサ４９が正常である場合に、入口側温度ＩＭＴＩの温度帯毎に、出口側温度ＩＭＴＯと入口側温度ＩＭＴＩとの差ＩＭＴｅをデータベースとして構築しておき、出口側温度センサ５０の異常時に、そのときの入口側温度ＩＭＴＩに対応する差ＩＭＴｅを検出された入口側温度ＩＭＴＩに加算することで、出口側温度ＩＭＴＯを推定して用いることで、より容易に、且つ高い精度にて、出口側温度センサ５０の異常時おける入口側温度ＩＭＴＩに基づくバックアップ制御を容易に実現することが可能となる。

特に、この第２及び第３の推定方法では、データベースに構築された出口側温度ＩＭＴＯと入口側温度ＩＭＴＩとの差ＩＭＴｅは、所定のサンプリング周期毎に得られる値の平均値を採用することにより、より精度の高いバックアップ制御を実現することが可能となる。この際、直近の値に重みが置かれた平均値を採用した場合、機器の老朽化等をも考慮した差ｅを算出することができ、より精度の向上を図ることができる。

更に、データベースの構築に用いられる各出口側温度ＩＭＴＯ及び入口側温度ＩＭＴＩは、圧縮機１８の運転中における冷却安定時における所定のサンプリング周期毎に得られる値の平均値を採用することにより、より精度の高い制御を実現することができる。

また、上記各第１乃至第３の推定方法を採用したバックアップ制御では、出口側温度センサ５０の異常発生を検出した際に、制御装置は、警報ランプ５３やコントロールパネル３５の表示部にて出口側温度センサ５０に異常があったことを報知することにより、修理・交換等のメンテナンス作業を早期に促すことが可能となる。

（Ｄ−４）出口側温度センサ５０及び入口側温度センサ４９の双方の異常時の制御
制御装置９は、出口側温度センサ５０の異常に加えて、入口側温度センサ４９の異常をも検知した場合には、上述したような入口側温度センサ４９に基づいた出口側温度ＩＭＴＯの推定による膨張弁８の閉塞判定を行うことができない。そのため、制御装置９は、所定の冷媒流量が確保される値（開き気味の指定開度）に膨張弁８の開度を維持した制御を行う。当該所定の冷媒流量が確保される値とは、蒸発器１１による冷却を確保可能な通常の制御範囲における平均値よりも大きい開度である。

これにより、膨張弁８の閉塞を防止し、絞りすぎによる圧縮機１８の過負荷運転を回避することができる。また、円滑なオイル戻しの確保、及び蒸発器１１による冷却を確保することが可能となる。

また、制御装置９は、出口側温度センサ５０の異常に加えて、入口側温度センサ４９の異常をも検知した場合には、警報ランプ５３やコントロールパネル３５の表示部にて外気出口側温度センサ５０及び入口側温度センサ４９に異常があったことを報知する。これにより、修理・交換等のメンテナンス作業を早期に促すことが可能となる。

（Ｄ−５）出口側温度センサ異常時の補助膨張弁制御
次に、（Ａ−７）で示した補助膨張弁３９の温度差制御を行っている場合の出口側温度センサ５０異常時のバックアップ制御について説明する。先ず始めに、制御装置９は、補助膨張弁３９の温度差制御を行っている際に出口側温度センサ５０の異常を検出した場合には、警報ランプ（警報手段）５３の点灯及びコントロールパネル３５の表示部により出口側温度センサ５０の異常を報知する。

そして、制御装置９は、それまで行っていた（Ａ−７）の補助膨張弁３９の温度差制御から（Ａ−６）に示したような入口側温度センサ４９にて検出された入口側温度ＩＭＴＩに基づく補助膨張弁３９の開度制御に移行する。

具体的には、制御装置９は、補助膨張弁３９の弁開度を制御する際、先ず、所定のサンプリング周期で入口側温度センサ４９にて入口側温度ＩＭＴＩを検出し、更に、外気温度センサ４８にて外気温度ＡＴを検出する。現在の入口側温度ＩＭＴＩと、外気温度ＡＴとから入口側温度ＩＭＴＩの目標値ＩＭＴＩ１を算出する。

そして、入口側温度ＩＭＴＩが目標値ＩＭＴＩ１となるように補助膨張弁３９の開度を制御する。このとき、入口側温度ＩＭＴＩが目標値ＩＭＴＩ１から高いほど補助膨張弁３９の弁開度をより絞る方向に、低いほど弁開度をより開く方向に操作量のパルス制御を行う。

これにより、従来の如く、出口側温度センサ５０の異常時に、補助膨張弁３９の制御を、所定の開度に固定して行う場合と比べて、より精度の高い制御を実現することが可能となる。従って、当該出口側温度センサ５０の修理・交換作業までの間、適切なバックアップ制御を実現することができる。

また、この場合においても、制御装置９は、警報ランプ５３やコントロールパネル３５の表示部にて出口側温度センサ５０に異常があったことを報知することにより、修理・交換等のメンテナンス作業を早期に促すことが可能となる。

（Ｅ）入口側温度センサ４９異常時の制御
上記（Ａ−６）若しくは、（Ａ−７）で示したように、入口側温度センサ４９にて検出された中間熱交換器４０の第１の冷媒流の出口側温度ＩＭＴＩは、補助膨張弁３９の開度制御に用いられている。当該制御に用いられた入口側温度センサ４９が故障等により異常が発生した場合、制御装置９は、補助膨張弁３９の開度Ｑを所定の開度Ｑ１とし、その状態で、吐出ガス温度センサ５２が検出する圧縮機１８の吐出ガス温度ＤＴが所定値以上に上昇した場合、補助膨張弁３９の開度Ｑを拡張させるバックアップ制御を実行する。尚、所定の開度Ｑ１の決定方法は、複数有り、以下に、詳述する。尚、制御装置９は、所定のサンプリング周期にて入口側温度センサ４９の抵抗値が異常値（過小若しくは過大）であるか否かを判断し、これにより、異常発生を検知する。

（Ｅ−１）所定の開度Ｑ１の第１の決定方法
第１の決定方法では、制御装置９は、補助膨張弁３９の開度Ｑを、外気温度ＡＴの温度帯毎に記憶することにより構築されたデータベースを有し、入口側温度センサ４９の異常時には、外気温度センサ４８が検出する外気温度ＡＴが属する温度帯に対応する開度Ｑをデータベースから読み出し、所定の開度Ｑ１としてバックアップ制御を行う。

そのため、図１４のフローチャートに示すように、先ず、制御装置９は、外気温度センサ４８及び入口側温度センサ４９の正常時（ステップＳ３０）において、ステップＳ３１に進み、所定のサンプリング周期にて、外気温度ＡＴを外気温度センサ４８にて検出し、当該検出時期と同時、若しくは、その前後で、補助膨張弁３９の開度Ｑを検出（取得）する。

そして、制御装置９は、圧縮機１８の運転中における冷却安定時、例えば、補助膨張弁３９の開度制御を上記（Ａ−６）の方法にて行っている場合には、入口側温度センサ４９にて検出される入口側温度ＩＭＴＩが目標値ＩＭＴＩ１と近い範囲にある場合、例えば、入口側温度ＩＭＴＩと目標値ＩＭＴＩ１との差の絶対値が所定値ＫＦ未満である場合（ＩＭＴＩ−ＩＭＴＩ１＜±ＫＦ）に、外気温度センサ４８にて外気温度ＡＴを検出し、そのときの補助膨張弁３９の開度Ｑをそのときの外気温度ＡＴの温度帯毎にメモリ３４に記憶し、データベースを構築する。

尚、補助膨張弁３９の開度制御を上記（Ａ−７）の温度差制御にて行っている場合では、圧縮機１８の運転中における冷却安定時は、出口側温度センサ５０にて検出される出口側温度ＩＭＴＯと、入口側温度センサ４９にて検出される入口側温度ＩＭＴＩの温度差ＩＭＴｅが所定の温度差目標値と近い範囲にある場合、例えば、温度差ＩＭＴｅと温度差目標値との差の絶対値が所定値ＫＧ未満である場合を冷却安定時としてデータベースを構築する。

当該データベースは、例えば、図１５に示すように、外気温度ＡＴを１０℃以下、１０〜２０℃、２０〜３０℃、３０℃以上の温度帯毎に分け、それぞれ補助膨張弁３９の開度ＱをＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４として記憶する。

そして、制御装置９は、ステップＳ３２に進み、補助膨張弁３９の開度Ｑは、所定のサンプリング周期毎に得られる値のそれぞれの温度帯毎の平均値、若しくは、直近の値に重みが置かれた平均値ＡＶＱ、例えば、これまでの平均値ＡＶＱと直近の値Ｑとの平均値（（ＡＶＱ＋Ｑ）／２）としてデータベースに記憶する。

そして、ステップＳ３３において、入口側温度センサ４９の異常を検出した場合には、警報ランプ（警報手段）５３の点灯及びコントロールパネル３５の表示部により入口側温度センサ４９の異常を報知すると共に、ステップＳ３４に進む。そして、外気温度センサ４８にて外気温度ＡＴを検出し、当該外気温度ＡＴが属する温度帯に対応する補助膨張弁３９の開度Ｑをメモリ３４に記憶されたデータベースから読み出し、所定の開度Ｑ１（バックアップ制御時における補正後の初期弁開度）とする。

（Ｅ−２）所定の開度Ｑ１の第２の決定方法
第２の決定方法では、制御装置９は、補助膨張弁３９の開度Ｑを、出口側温度ＩＭＴＯの温度帯毎に記憶することにより構築されたデータベースを有し、入口側温度センサ４９の異常時には、出口側温度センサ５０が検出する出口側温度ＩＭＴＯが属する温度帯に対応する開度Ｑをデータベースから読み出し、所定の開度Ｑ１としてバックアップ制御を行う。尚、当該バックアップ制御は、中間熱交換器４０の出口側温度センサ５０を用いるものであるため、当該出口側温度センサ５０が上述したような膨張弁８の閉塞判定のために用いられている場合や、補助膨張弁３９の開度制御を（Ａ−７）に示した温度差制御にて行っている場合に特に有効となる。

そのため、図１６のフローチャートに示すように、先ず、制御装置９は、出口側温度センサ５０及び入口側温度センサ４９の正常時（ステップＳ３５）において、ステップＳ３６に進み、所定のサンプリング周期にて、出口側温度ＩＭＴＯを出口側温度センサ５０にて検出し、当該検出時期と同時、若しくは、その前後で、補助膨張弁３９の開度Ｑを検出（取得）する。

そして、制御装置９は、圧縮機１８の運転中における冷却安定時、例えば、補助膨張弁３９の温度差制御を上記（Ａ−７）の方法にて行っている場合、出口側温度センサ５０にて検出される出口側温度ＩＭＴＯと、入口側温度センサ４９にて検出される入口側温度ＩＭＴＩの温度差ＩＭＴｅが所定の温度差目標値と近い範囲にある場合、例えば、温度差ＩＭＴｅと温度差目標値との差の絶対値が所定値ＫＧ未満である場合を冷却安定時として、出口側温度センサ５０にて出口側温度ＩＭＴＯを検出し、そのときの補助膨張弁３９の開度Ｑをそのときの出口側温度ＩＭＴＯの温度帯毎にメモリ３４に記憶し、データベースを構築する。

当該データベースは、例えば、図１７に示すように、出口側温度ＩＭＴＯを１０℃以下、１０〜２０℃、２０〜３０℃、３０℃以上の温度帯毎に分け、それぞれ補助膨張弁３９の開度ＱをＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４として記憶する。

そして、制御装置９は、ステップＳ３７に進み、補助膨張弁３９の開度Ｑは、所定のサンプリング周期毎に得られる値のそれぞれの温度帯毎の平均値、若しくは、直近の値に重みが置かれた平均値ＡＶＱ、例えば、これまでの平均値ＡＶＱと直近の値Ｑとの平均値（（ＡＶＱ＋Ｑ）／２）としてデータベースに記憶する。

そして、ステップＳ３８において、入口側温度センサ４９の異常を検出した場合には、警報ランプ（警報手段）５３の点灯及びコントロールパネル３５の表示部により入口側温度センサ４９の異常を報知すると共に、ステップＳ３９に進む。そして、出口側温度センサ５０にて出口側温度ＩＭＴＯを検出し、当該出口側温度ＩＭＴＯが属する温度帯に対応する補助膨張弁３９の開度Ｑをメモリ３４に記憶されたデータベースから読み出し、所定の開度Ｑ１（バックアップ制御時における補正後の初期弁開度）とする。

（Ｅ−３）第１又は第２の決定方法で決定された所定の開度Ｑ１を用いたバックアップ制御
ここで、上述した如き第１又は第２の決定方法で決定された所定の開度Ｑ１を用いたバックアップ制御について図１８のフローチャートを参照して説明する。先ず、制御装置９は、ステップＳ４０にて入口側温度センサ４９の異常を検出した場合には、警報ランプ（警報手段）５３の点灯及びコントロールパネル３５の表示部により入口側温度センサ４９の異常を報知すると共に、ステップＳ４１に進む。そして、補助膨張弁３９の開度Ｑを現在の開度から上述した如く第１又は第２の決定方法で決定された所定の開度Ｑ１を待避弁開度として変更する。

そして、制御装置９は、その後、圧縮機１８が運転中であるか否かを判断（ステップＳ４２）し、運転中でない、即ち、圧縮機１８のサーモサイクル運転において圧縮機１８を停止（サーモオフ）した場合には、ステップＳ４１に戻り、再度、補助膨張弁３９の開度Ｑを第１又は第２の決定方法で決定された所定の開度Ｑ１を待避弁開度とし、圧縮機１８の起動（サーモオン）初期は、補助膨張弁３９の開度Ｑは、当該待避弁開度とされる。

そして、ステップＳ４２において、圧縮機１８が運転中である場合には、ステップＳ４３に進み、制御装置９は、吐出ガス温度センサ５２にて検出される圧縮機１８の吐出ガス温度ＤＴを所定のサンプリング周期にて検出し、当該吐出ガス温度ＤＴが所定の高温度（所定値）以上に上昇した場合には、補助膨張弁３９の開度Ｑを所定開度だけ拡張させる制御を行う。

これにより、従来の如く、入口側温度センサ４９の異常時に、補助膨張弁３９の制御を、所定の開度に固定して行う場合と比べて、圧縮機１８のサーモサイクル運転における圧縮機１８の起動時（サーモオン）では、第１又は第２の方法により決定された開度Ｑ１を待避弁開度とし、その後、吐出ガス温度ＤＴを考慮しながら補助膨張弁３９の開度を拡張させることができるため、安全に、より精度の高い制御を実現することが可能となる。従って、当該入口側温度センサ４９の修理・交換作業までの間、適切なバックアップ制御を実現することができる。

特に、入口側温度センサ４９の異常発生時における補助膨張弁３９の初期開度Ｑ１は、第１の決定方法では、正常時に構築されたデータベースによる外気温度ＡＴの温度帯毎に記憶されたそのときの開度を、第２の決定方法では、正常時に構築されたデータベースによる出口側温度ＩＭＴＯの温度帯毎に記憶されたそのときの開度を、所定の開度Ｑ１とすることにより、より正常時における制御に近似した補助膨張弁３９の開度Ｑを用いて制御することが可能となる。これにより、より精度の高いバックアップ制御を実現することができる。

特に、入口側温度センサ４９の異常発生時において変更される補助膨張弁３９の開度Ｑ１（待避弁開度）は、何れの決定方法の場合においても、所定のサンプリング周期毎に得られる値の平均値を採用することにより、より精度の高いバックアップ制御を実現することが可能となる。この際、直近の値に重みが置かれた平均値を採用した場合、機器の老朽化等をも考慮した開度Ｑ１とすることができ、より精度の向上を図ることができる。

更に、データベースの構築に用いられる補助膨張弁３９の開度は、圧縮機１８の運転中における冷却安定時における所定のサンプリング周期毎に得られる値の平均値を採用することにより、より精度の高い制御を実現することができる。

また、上記バックアップ制御では、入口側温度センサ４９の異常発生を検出した際に、制御装置９は、警報ランプ５３やコントロールパネル３５の表示部にて入口側温度センサ４９に異常があったことを報知することにより、修理・交換等のメンテナンス作業を早期に促すことが可能となる。

特に、上記本実施例では、冷媒として二酸化炭素を使用した冷凍装置１０では、上述したような高圧側の冷媒圧力（高圧圧力）がその臨界圧力以上となる所謂二段圧縮一段膨張中間冷却サイクルを採用することにより、冷媒回路７が複雑化し、制御に用いるセンサ（検出手段）の数が増える。そのため、センサ数の増加により、センサの異常発生率も高くなるが、上述したように各温度センサ（外気温度センサ４８、ガスクーラ出口側温度センサ５１、中間熱交換器４０の入口側温度センサ４９、出口側温度センサ５０、圧縮機の吐出ガス温度センサ５２）の異常に対して効果的なバックアップ制御を実現できることから、安全且つ、貯蔵室５（被冷却空間）への冷却不良を最小限とすることができる。

Ｒ 業務用冷凍庫（低温貯蔵庫）
１ 断熱箱体
５ 貯蔵室（被冷却空間）
７ 冷媒回路
８ 膨張弁（絞り手段。主絞り手段）
９ 制御装置（制御手段）
１０ 冷凍装置
１１ 蒸発器
１２ 冷気循環用送風機
１５ フレームヒータ（結露防止用加熱手段）
１７ 機械室
１８ 圧縮機（圧縮手段）
１８Ａ 低段側の圧縮要素
１８Ｂ 高段側圧縮手段
１９ ガスクーラ
２０ ガスクーラ用送風機（送風手段）
２２ 前面開口
２３ 冷媒導入管
２９ 蒸発器入口側温度センサ
３０ 蒸発器出口側温度センサ
３１ 庫内温度センサ（被冷却空間温度検出手段）
３２ タイマ（時限手段）
３３ 演算処理部
３４ メモリ（記憶手段）
３５ コントロールパネル
３６ ＬＣＤパネル（設定手段）
３７ 分流器
３８ 合流器
３９ 補助膨張弁（補助絞り手段）
４０ 中間熱交換器
４０Ａ 外管（第１の冷媒流が流れる第１の流路）
４０Ｂ 内管（第２の冷媒流が流れる第２の流路）
４１ 内部熱交換器
４１Ａ 外管
４１Ｂ 内管
４２ 副回路
４３ 主回路
４５ 逆止弁
４８ 外気温度センサ（外気温度検出手段）
４９ 中間熱交換器入口側温度センサ（入口側温度検出手段）
５０ 中間熱交換器出口側温度センサ（出口側温度検出手段）
５１ ガスクーラ出口側温度センサ（ガスクーラ出口側温度検出手段）
５２ 吐出ガス温度センサ（吐出ガス温度検出手段）
５３ 警報ランプ（警報手段）

Claims (6)

1. 圧縮手段と、ガスクーラと、絞り手段と、蒸発器とから冷媒回路が構成された冷凍装置において、
   前記ガスクーラを冷却する送風手段と、
   前記蒸発器による冷却で結露が発生する箇所を加熱するための結露防止用加熱手段と、
   前記圧縮手段、前記絞り手段、前記送風手段及び結露防止用加熱手段を制御する制御手段と、
   外気温度ＡＴを検出するための外気温度検出手段と、
   前記ガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴを検出するためのガスクーラ出口側温度検出手段と、
   前記蒸発器により冷却される被冷却空間の温度ＰＴを検出する被冷却空間温度検出手段とを備え、
   前記制御手段は、前記ガスクーラ出口側温度検出手段が検出する前記ガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１と前記外気温度検出手段が検出する外気温度ＡＴとの差ｅを、前記ガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１の温度帯毎に記憶することにより構築されたデータベースを有し、前記被冷却空間温度検出手段が検出する前記被冷却空間の温度ＰＴに基づき、当該被冷却空間の所定の上限温度ＨＳＴにて前記圧縮手段を起動し、下限温度ＬＳＴにて停止するサーモサイクルを実行し、前記外気温度検出手段が検出する外気温度ＡＴに基づいて前記送風手段及び／又は前記結露防止用加熱手段を制御すると共に、
   前記外気温度検出手段の異常時には、前記ガスクーラ出口側温度検出手段が検出する前記ガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１が属する前記温度帯に対応する前記差ｅを前記データベースから読み出し、前記冷媒出口側温度ＧＴ１と当該差ｅを有する温度を前記外気温度ＡＴとして代用することを特徴とする冷凍装置。
2. 圧縮手段と、ガスクーラと、補助絞り手段と、中間熱交換器と、主絞り手段と、蒸発器とから冷媒回路を構成し、前記ガスクーラから出た冷媒を二つの流れに分流して、第１の冷媒流を前記補助絞り手段を経て前記中間熱交換器の第１の流路に流し、第２の冷媒流を前記中間熱交換器の第２の流路に流した後、前記主絞り手段を経て前記蒸発器に流すことにより、前記中間熱交換器にて前記第１の冷媒流と第２の冷媒流とを熱交換させ、前記蒸発器から出た冷媒を前記圧縮手段の低圧部に吸い込ませ、前記中間熱交換器から出た前記第１の冷媒流を前記圧縮手段の中間圧部に吸い込ませる冷凍装置において、
   前記圧縮手段、前記補助絞り手段及び前記主絞り手段を制御する制御手段と、
   外気温度ＡＴを検出するための外気温度検出手段と、
   前記ガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴを検出するためのガスクーラ出口側温度検出手段と、
   前記蒸発器により冷却される被冷却空間の温度ＰＴを検出する被冷却空間温度検出手段とを備え、
   前記制御手段は、前記ガスクーラ出口側温度検出手段が検出する前記ガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１と前記外気温度検出手段が検出する外気温度ＡＴとの差ｅを、前記ガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１の温度帯毎に記憶することにより構築されたデータベースを有し、前記被冷却空間温度検出手段が検出する前記被冷却空間の温度ＰＴに基づき、当該被冷却空間の所定の上限温度ＨＳＴにて前記圧縮手段を起動し、下限温度ＬＳＴにて停止するサーモサイクルを実行し、前記外気温度検出手段が検出する外気温度ＡＴに基づいて前記補助絞り手段を制御すると共に、
   前記外気温度検出手段の異常時には、前記ガスクーラ出口側温度検出手段が検出する前記ガスクーラの冷媒出口側温度ＧＴ１が属する前記温度帯に対応する前記差ｅを前記データベースから読み出し、前記冷媒出口側温度ＧＴ１と当該差ｅを有する温度を前記外気温度ＡＴとして代用することを特徴とする冷凍装置。
3. 前記データベースに記憶される差ｅは、圧縮手段を起動する直前毎に得られる値の平均値、若しくは、直近の値に重みが置かれた平均値であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷凍装置。
4. 前記制御手段は、前記外気温度検出手段及びガスクーラ出口側温度検出手段の双方が異常である場合、所定の冷媒流量が確保される値に前記絞り手段、又は、前記主絞り手段及び補助絞り手段の開度を維持することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載の冷凍装置。
5. 前記制御手段は、前記温度検出手段の異常を報知する警報手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の冷凍装置。
6. 前記冷媒として二酸化炭素を使用したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちの何れかに記載の冷凍装置。
   

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